JPH11140553A - エレクトロスラグ再溶解用スラグおよび該スラグを用いた高清浄度材の製造法 - Google Patents

エレクトロスラグ再溶解用スラグおよび該スラグを用いた高清浄度材の製造法

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JPH11140553A
JPH11140553A JP31773297A JP31773297A JPH11140553A JP H11140553 A JPH11140553 A JP H11140553A JP 31773297 A JP31773297 A JP 31773297A JP 31773297 A JP31773297 A JP 31773297A JP H11140553 A JPH11140553 A JP H11140553A
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彰宏 伊藤
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奏 上田
Hitohisa Yamada
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 清浄度および鋳肌に優れたESR鋳塊を
得る。 【解決手段】 CaF2:50〜85%、CaO:10
〜30%、BaO:20%以下、MgO:0〜10%を
含有するESR用スラグ。 【効果】 ESR鋳塊の清浄度が向上するととも
に、良好な鋳肌が得られ、歩留まりが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、タービン用リテ
ーニングリングやタービンロータシャフト等に適した高
清浄度材の製造に使用されるエレクトロスラグ再溶解用
スラグおよび該スラグを用いた高清浄度材の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高い清浄度が要求される素材の製
造方法としてエレクトロスラグ再溶解法(以下ESR法
という)が知られている。ESR法は、溶融スラグの抵
抗熱によって電極を溶解し、この溶湯を水冷モールド内
で逐次凝固させて清浄な鋳塊を製造する方法である。こ
のESR法においては、適正な比抵抗、粘度、融点など
を有するスラグを用いる必要があり、一般的にCaF2
−CaO−Al2O3三元系スラグを使用している。とこ
ろで、最近では、各種用途において製品の信頼性を高め
るために材料に要求される特性は益々厳しくなってお
り、ESR鋳塊に対する清浄度の要望も強くなってい
る。しかし、ESR時に上記のようにAl2O3を含有す
るスラグを使用すると、Al2O3を主体とする非金属介
在物が鋳塊中に生成されることは避けられず、その結
果、ESR鋳塊の清浄度が劣化するという問題がある。
これに対し、特開平7−238344号公報では、Al
2O3を含有しないスラグ(以下Al2O3−フリースラ
グ)を使用することによって高清浄鋼を製造する方法が
開示されており、Al2O3−フリースラグの使用によ
り、大型の介在物が減少し、PT欠陥数(染色探傷法に
よる)も著しく減少する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Al2O3はス
ラグの比抵抗率を上げることにより、スラグを発熱源と
して十分に機能させるための成分であり、Al2O3を含
有しないスラグを使用すると、溶解に十分な発熱をスラ
グから確保することが困難になり、十分な溶解速度が得
られなくなってしまう。そこで十分な溶解速度を得るた
めには、電極をスラグ深くにまで浸漬し、スラグとの接
触面積を増大させて溶解速度を補う方法が必要になる。
しかし、電極とスラグとの接触面積を増大させると、E
SR電圧が不安定になり(従来は10%程度の変動であ
るのに対し、このような方法を採ると100%を越える
変動が生ずる)、溶解速度が不安定になるとともに、鋳
塊表面肌が顕著に劣化してしまう。
【0004】本発明は、上記事情を背景としてなされた
ものであり、その目的の一つは、高い清浄度と良好な表
面肌とを有するESR鋳塊の製造が可能であるエレクト
ロスラグ再溶解用スラグを提供することにあり、他の一
つは、該スラグを用いて高い清浄度を有する高清浄度材
を効率よく得ることができる高清浄度材の製造方法を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のエレクトロスラグ再溶解用スラグは、重量
%で、CaF2:50〜85%、CaO:10〜30
%、BaO:20%以下、MgO:0〜10%を含有す
ることを特徴とする。
【0006】また、本発明の高清浄度材の製造方法は、
目的成分に合わせた成分の電極を、上記発明のスラグ中
で再溶解して目的成分の鋳塊を得ることを特徴とする。
【0007】本発明のスラグは清浄度を確保するために
Al2O3を添加せず、BaOを添加することによって比
抵抗増(比電導度減)および低酸素化を達成することを
目的とするものである。比抵抗の増大は、溶解に必要な
熱源としての機能を高め、その結果、ESR電極の安定
した溶解が可能になる。これにより、電極をスラグ深く
にまで浸漬する必要がなく、よって鋳塊表面肌の劣化も
なく、良好な鋳肌が得られる。また、BaOは高塩基性
の性質を有しており、スラグへの添加により、ESR鋳
塊の残存酸素量を低減して低酸素化を可能とし、酸化物
を一層低減させる作用がある。以下に、各成分の作用お
よびその含有量を定めた理由を説明する。
【0008】CaF2:50〜85% CaF2はスラグの基本的な成分であり、適度なスラグ
の流動性や必要な融点、電導度等を得るために含有され
る。なお、本発明では、BaOの添加により粘度が増す
ことや、融点を低下させるAl2O3を添加しないことか
ら、従来以上に、流動性を増し、さらに融点を下げる必
要があり、そのためCaF2の下限を50%とする。一
方、CaF2含有量が多いとスラグの比抵抗が低下して
溶解が困難になり、鋳肌が劣化するので、CaF2含有
量は50〜85%に規定する。なお、同様の理由で、さ
らに下限を60%、上限を80%にするのが望ましい。
【0009】CaO:10〜30% CaOはスラグの塩基度を増加させ精錬能を向上させる
作用があり、この作用を得るために10%以上含有させ
る必要がある。一方、含有量が多すぎると粘性の増加お
よび高融点化を促進するので、CaO含有量は10〜3
0%とする。
【0010】BaO:20%以下 BaOは融点低下および比抵抗の増加に効果的であり、
また鋳塊中の酸化物を低減する作用がある。ただし、B
aO含有量が20%を越えると、スラグのボイリングが
激しくなり、スラグ組成の変化が問題になる。また、B
aO含有量が高くなると、スラグ中のC溶解度が高くな
り、ESRのCピックアップが生じる。これらのことよ
りBaO含有量は20%以下とする。なお、上記作用を
十分に得るためには、下限を5%とするのが望ましく、
上記と同様の理由で上限を15%とするのが望ましい。
さらに、上記と同様の理由で下限を10%とするのが一
層望ましい。
【0011】MgO:0〜10% MgOは少量の添加により融点が低下し、比抵抗が増加
するので、所望により添加する。しかし、10%を越え
て添加するとスラグの粘性が増加し、鋳肌が劣化するた
めMgO含有量は10%以下、望ましくは5%以下とす
る。
【0012】本発明のスラグは、上記したように、Ca
F2とCaOとBaOとを含有し、さらに、所望により
MgOを含有するが、これら成分以外に、所望により、
0〜10%のTiO2等を含有させることもできる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明のスラグは、18Mn−1
8Cr鋼、Ni基およびNi−Fe基超合金等の製造に
用いることができるが、本発明としては適用種がこれら
に限定されるものではなく、要は、高清浄度が要求さ
れ、特にアルミナ介在物の存在を避けたい材料の製造に
適している。したがって、本願発明の高清浄度材の製造
に際し、求められる鋳塊の目的成分も上記適用材料に依
るものである。なお、ESRに際しては、電極成分がそ
のまま鋳塊になるものではなく、成分の変動を受けるの
で、これを考慮して電極には目的成分に合わせた成分と
する必要がある。なお、成分変動の程度は、スラグ組成
やESR操業条件によっても異なるため、これらを総合
して適宜電極の成分を定める。
【0014】なお、本発明のスラグは、前記した成分範
囲で調製されるが、その製造方法は常法により従来と同
様の方法で製造することができる。また、本発明のスラ
グを用いたESRでは、特に操業条件が限定されるもの
ではなく、上記したような適宜の成分の電極を用いてE
SRを行うことができる。特に、本発明のスラグでは、
従来のスラグと同様に、適度な比抵抗率、流動度および
融点を有しており、安定した状態でESRを行うことが
できる。上記スラグの使用により得られたESR鋳塊
は、表面肌が良好で、従来以上に高い清浄度を有してい
る。したがって、高清浄材の製造において、上記ESR
鋳塊を用いることにより高い清浄度を有する材料を歩留
まり良く製造することができる。
【0015】
【実施例】スラグとして、CaF2:50%、CaO:
20%、Al2O3:30%を含有する従来材(Al2O3
含有)と、CaF2:80%、CaO:15%、Mg
O:5%を含有する比較材(Al2O3フリー)と、Ca
F2:70%、CaO:15%、BaO:10%、Mg
O:5%を含有する発明材とを用意し、各スラグの比電
導度を、ESR操業を模した温度にて測定した。その結
果は、図1に示すとおりであり、従来材と発明材とは同
等の比電導度を有している。一方、Al2O3フリーとし
た比較材では、比電導度が大きく、すなわち比抵抗が小
さくなっている。このため、比較材では、ESR時に十
分な発熱量が得られないことが明らかになっている。一
方、発明材は、従来材と同等の発熱量が得られることが
明らかになった。
【0016】次に、18%Cr−18%Mn−0.7%
N−残Feの成分を目的成分とする合金を常法により溶
製し、径550mmのESR用電極を製造した。この電
極を用いて、上記組成を有するスラグを用いてESRを
行った。なお、ESRの操業では、各スラグを用いた場
合にほぼ同程度の溶解速度が得られるようにESR電
流、ESR電圧、電極の浸漬深さを調整した。得られた
750mm径のESR鋳塊は、目的の成分を有してお
り、その表面肌を目視で観察し、さらに、各ESR鋳塊
中の酸化物介在物を測定し、その大きさと個数の関係を
図2に示した。
【0017】これらの結果、本発明材および従来材のス
ラグを用いてESR鋳塊を製造すると、表面肌は良好で
あるのに対し、比較材では、明らかに表面肌に劣ってい
る。次に、酸化物介在物についてみると、比較材を用い
たESR鋳塊では、従来材を用いたものよりも酸化物の
個数が減少し、かつ大きさも小さくなっているが、本発
明材を用いたものでは、さらに酸化物の個数が減少し、
大きさも小さくなっており、特に、大きな酸化物の減少
が顕著である。なお、比較材のスラグにより製造された
鋳塊では、表面肌の不良により、10mm深さの表面削
りが必要であった。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエレクト
ロスラグ再溶解用スラグによれば、重量%で、Ca
F2:50〜85%、CaO:10〜30%、BaO:
20%以下、MgO:0〜10%を含有するので、ES
R鋳塊中にアルミナ介在物が生成されることがなく、ま
たAl2O3の無添加により鋳塊肌が劣化することもな
く、良好な鋳肌を有する清浄度の高い鋳塊が得られる。
さらに、低酸素化により、酸素介在物が一層低減される
効果もある。
【0019】また、上記スラグを用いて高清浄度材を製
造すれば、表面肌が良好な鋳塊から歩留まり良く高清浄
度材を得ることができ、製造コストを低減することがで
きる。しかも得られた材料は介在物が極めて少なく、優
れた組織を有しているので、この高清浄度材を素材とし
て用いることにより信頼性の高い製品を低コストで製造
することができる、
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明材、従来材および比較材のスラグにお
ける各温度での比電導度を示すグラフである。
【図2】 同じく得られたESR鋼塊中の酸化物の大き
さと個数を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、CaF2:50〜85%、C
    aO:10〜30%、BaO:20%以下、MgO:0
    〜10%を含有するエレクトロスラグ再溶解用スラグ
  2. 【請求項2】 目的成分に合わせた成分の電極を、請求
    項1記載のスラグ中で再溶解して目的成分の鋳塊を得る
    ことを特徴とする高清浄度材の製造方法
JP31773297A 1997-11-05 1997-11-05 エレクトロスラグ再溶解用スラグおよび該スラグを用いた高清浄度材の製造法 Expired - Lifetime JP3544110B2 (ja)

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